基于叶尖定时（BTT）技术的叶片振动监测-3
科技
2024-11-12 07:15
浙江
基于叶尖定时的叶片监测，信号采集和分析不是最终目的，最后提供给用户的是叶片工作状态信息，以及对运行操作及维护的指导。 基于叶尖定时的叶片振动监测至少要能够提供以下信息：1）各个叶片的振动参数，含振动频率、幅值和相位，以及这些参数与转速的关系（坎贝尔图）；2）叶片振动幅值水平及其变化趋势，以及与其他参数的关系；3）整圈叶片结构的振动参数，含节点直径、振动频率、幅值和相位；5）叶片状态的指示，与基线振动的差异，振动响应大的叶片序号，叶片裂纹预警等； 本节将简单介绍下叶片分析用的一些专业图谱及其用途。 堆叠图是由各个叶尖定时传感器在圆周方向分布及传感器之间的夹角决定的，可以由每个叶片针对不同的传感器的AOA（Angle of Arrival）数据分析得到，反映的是各个叶片静态位置信息。 叶片堆叠图的Y轴坐标有多种形式，有的用AOA角度差，有的用弧长。 堆叠图可以用于分析叶片是否产生裂纹以及外物损伤故障。 这里的瀑布图与传统意义上的频谱的瀑布图不同，它是各个叶片动态波形或者变形量直接展示，通常最下方或者最左边为第一个叶片，向上或者向右依次绘制。 叶片瀑布图可以用来粗略的识别叶片振动共振频率，也可以用于判断叶片可能发生的故障类，如进气道喘振、叶片裂纹、同步共振及非同步共振等。 单个叶片在多个连续转动周期内的振动信号，经过加窗功率谱分析得到对数功率谱，连续得到的对数功率谱绘制成单叶片谱阵图。 由于单传感器叶片振动信号是欠采样信号，采样频率为转动频率（理论上多只等角度布置的叶尖定时采集系统，采样频率为传感器个数乘以转频），因此单叶片谱阵图的带宽只能是0.5倍转频，一般用阶次来作为坐标轴。 单叶片谱阵图可以用于分析叶片的分数倍频的非同步振动。（注：此图的合理性待证明。由于叶片振动信号是欠采样信号，频谱里面会混有大量的混叠成分，虽然在信号处理过程中增加了低通滤波作为抗混叠滤波器，但是是在数字信号处理过程中，原始模数转换时未考虑；其次大部分的叶尖定时采集系统只采用少数个数的叶尖定时传感器，并且受安装条件影响，做不到等角度安装，因此叶片振动信号是非间隔采样，FFT不能直接用于振动信号分析） 为了得到准确的叶片振动频谱信息，需要对上述欠采样振动信号进行重建，再进行谱辨识。目前已经有大量学者进行这类研究，也提出了很多信号重建和频谱识别的方法，但具体应用效果还有待验证。4、叶片行波图（Travelling Wave Plot，又称为全叶片谱阵图） 叶片行波图是单叶片谱阵图的堆叠，类似前面介绍的叶片瀑布图。行波图可用于旋转失速、喘振等非同步振动故障的识别。 叶片坎贝尔图是叶片振动监测的一个重要分析工具，反映了叶片固有频率与转频阶次谐波的关系，用于确定叶片同步振动。 除了上述4种叶片振动分析图谱以外，还有叶片振动幅值棒图、极坐标图等其他分析工具，这里不再进行一一介绍。
